针长对异种铝合金FSLW接头成形及力学性能影响

在2024/7075异种铝合金搅拌摩擦焊的搭接试验中,重点对比分析3 mm与4 mm两种针长下搭接接头横截面形貌及断裂载荷的差异.结果表明,搅拌头转速的增加会加剧上板与下板材料间的混合程度,小的搅拌针扎入量更易获得大的有效板厚与有效搭接宽度.当转速在800~1 200 r/min变化时,使用3 mm针长搅拌头所得搭接接头EST值随着转速先减小后增加,4 mm针长所得EST值则随着转速的增加而逐渐增加;3 mm针长与4 mm针长分别在800 r/min与1 200 r/min下获得了搅拌摩擦焊搭接接头的最大断裂载荷值,其值分别是10.3 k N与10.7 k N;搭接接头主要呈现拉伸断裂.     

7075/5A06异种铝合金TIG焊接头的显微组织和力学性能

采用BJ380A和ER4043铝合金焊丝进行7075/5A06异种铝合金TIG焊对接试验,并对接头的显微组织和力学性能进行分析。结果表明:焊缝无裂纹,但存在分散的气孔;7075母材一侧热影响区晶粒长大较5A06母材一侧的明显,且采用BJ380A焊丝获得的焊缝晶粒较采用ER4043焊丝获得的焊缝晶粒粗大。采用两种焊丝获得的接头抗拉强度均为220 MPa左右,约为5A06铝合金母材的70%,且接头均断裂于焊缝处。显微硬度测试时,7075母材一侧热影响区出现软化现象,而5A06母材一侧热影响区出现硬化现象。另外,采用ER4043焊丝获得的焊缝硬度大于采用BJ380A焊丝获得的焊缝硬度。     

钛/铝异种合金FSLW接头的成形与组织研究

以Ti-6Al-4V钛合金和7075-T6铝合金为对象,将钛合金作为搭接上板,研究了钛/铝异种合金搅拌摩擦搭接焊接头的成形与显微组织。结果表明,当搅拌头转速较高时,搭接界面处会产生因材料填充不及时而形成的孔洞缺陷;随着转速的降低,孔洞缺陷的尺寸逐渐减小,当转速为190 r/min时可获得缺陷极小的接头,连接界面处钛/铝合金结合良好。在本文所使用的焊接工艺中,整个焊接过程在β相变点以下进行。     

不同下压量下TC4/A6061异种合金FSW接头成形及显微硬度研究

对2.5 mm厚的TC4钛合金板和A6061-T6铝合金板进行了搅拌摩擦焊对接试验,研究了不同下压量下接头的表面成形和显微硬度。试验结果表明:当下压量为0.10 mm时,焊缝表面出现沟槽缺陷;当下压量增大到0.26 mm时,焊缝两侧的飞边较多,且试件背部的铝合金与垫板发生粘连。当下压量为0.18 mm时,接头的表面成形良好且内部无缺陷,钛侧搅拌区的边界处出现了Ti-Al金属间化合物层,其厚度约为3μm。焊接接头的显微硬度最大值位于金属间化合物层处。     

时效成形对7075铝合金焊接接头显微组织与力学性能的影响

采用搅拌摩擦焊工艺(FSW)、时效成形试验、维氏硬度、金相观察和拉伸性能测试等方法研究了在180℃和不同时效时间下时效成形对7075铝合金FSW焊接接头显微组织与力学性能的影响。研究结果表明:随着时效时间的增加,母材区的第二相粒子逐渐减少,晶粒发生细化,热影响区与热机影响区的第二相粒子先增加后减少,在12 h时达到最多,焊核区的第二相粒子数量上无明显变化;抗拉强度与伸长率均先增大后减小,抗拉强度在12 h时达到最大,最大值为364. 15 MPa,伸长率在10 h达到最大值,最大值为3. 72%,拉伸断裂位置都在焊缝的前进侧。随着时效时间增加,各区硬度呈下降趋势,整体上母材区的硬度最高,热影响区的硬度最小,焊核区的硬度大小处于母材区与热影响区之间。     

7075和2024铝合金的固溶组织与力学性能

研究了升温固溶处理对提高７０７５和２０２４铝合金的结晶相固溶程度和力学性能的影响,升温固溶可使最终固溶温度超过多相共晶温度而不产生过烧组织,提高结晶相固溶程度。７０７５合金的结晶相较２０２４合金的易于固溶,两种合金的力学性能与固溶程度密切相关。强化固溶的７０７５合金强度提高约２０％,断裂和屈服强度可达６６０ＭＰａ和６０６ＭＰａ,其性能提高的幅度大于强化固溶的２０２４合金。     

钛/铝异种材料电阻点焊接头力学性能及显微组织

使用三相次级整流电阻焊机对2A16铝合金/TC4钛合金进行电阻点焊,研究了焊接过程中,工艺参数对力学性能的影响并确定了最佳工艺参数。通过金相显微镜观察了接头的显微组织特征。结果表明,随着焊接电流、焊接时间、电极压力的增加,接头的抗剪载荷呈现先增大后减小的趋势。当焊接电流为12 k A、焊接时间为24cyc,电极压力为5.5 k N时,接头的抗拉剪力最大值5.60 k N。铝合金侧熔核的显微组织为细小的柱状晶,在两板结合面出现少量粗大等轴晶,钛合金侧熔核的显微组织为粗针状马氏体。     

镁/钢异种材料点焊接头力学性能及显微组织分析

采用三相次级整流电阻焊机进行镁/钢异种材料电阻点焊,研究并确定了工艺参数范围和最佳数值.通过金相显微镜观察了接头的显微组织特征,并采用显微硬度计测试了接头各区域的显微硬度.结果表明,接头的剪切力随着焊接时间(2 ～ 14周波)、焊接电流(20～ 37.5 kA)以及电极力(5～8 kN)的增大均呈先增大后减小的趋势.当焊接时间8周波、焊接电流32 kA、电极力7 kN时,最大接头剪切力达6.961 kN,形成纽扣断裂.接头由半椭圆形镁合金熔核和钢侧热影响区组成,镁侧熔核显微组织由柱状晶和等轴晶组成,钢侧热影响区显微组织为板条状马氏体.镁侧离熔合线越近硬度越高,而钢侧最高硬度出现在钢板的中心.     

3003铝合金/紫铜异种金属钎焊接头力学性能及显微组织

研究了Zn-Al钎料钎焊3003铝合金/紫铜的铺展性能及钎焊接头力学性能. 结果表明,随着钎料中铝含量的增加,钎料在3003铝合金表面的铺展性能提高,铝含量增至10%~15%(质量分数)范围内时,钎料均具有优异的铺展性能,铝含量超过15%(质量分数)后,铺展性能下降. 钎料在紫铜表面的铺展面积随着钎料中铝含量的增加而增大. 钎焊接头力学性能试验表明,随着钎料中铝含量的增加,搭接钎焊接头抗剪强度提高,铝含量增至12%(质量分数)时,对应的钎焊接头强度最高,继续增加铝含量,钎焊接头强度降低. 综合考虑铺展性能及钎焊接头力学性能,88Zn-12Al钎料性能最佳.     

脉冲电流处理对7075铝合金显微组织及力学性能的影响

对7075铝合金进行T6时效处理和不同电流密度(50～125 A/mm²)、不同通电时间(480～600 ms)的脉冲电流处理(EPT),采用扫描电镜、透射电镜及万能试验机等研究了合金经不同工艺处理后的显微组织和力学性能。结果表明：与传统的T6时效处理相比,采用合适的电流密度和通电时间的脉冲电流处理,合金的析出相数量、尺寸减小,但能提高位错密度和亚晶数量;且随电流密度和通电时间的增加,第二相回溶数量和亚晶数量不断增加,但位错密度随着电流密度的增加先增大后减小,随着通电时间的增加而不断减小。合金的抗拉强度和伸长率随电流密度和通电时间的增加均为先升高后降低,经固溶+EPT(470℃×3 h+100 A/mm²×560 ms)后合金的抗拉强度和伸长率达到最高,分别为555 MPa和18%,与T6时效处理相比,抗拉强度下降了2.6%,但伸长率提高了100%。脉冲电流处理的合金的强化机制是固溶强化、位错强化和细晶强化的复合强化机制。     

5083/6063异种铝合金MIG焊接接头组织和力学性能

对大型铝合金结构件中常用的5083和6063铝合金进行了熔化极氩弧焊(MIG)对接试验,并对焊接接头的显微组织和力学性能进行分析。结果表明:焊缝成形良好,焊缝区为等轴晶组织,5083母材一侧热影响区晶粒较6063母材一侧长大明显;焊接接头抗拉强度为129 MPa,接头的侧弯性能良好,弯曲角度达到180°时,焊接接头无裂纹,符合JB/T 4734-2002《铝制焊接容器》的规定。焊接接头硬度分布因两母材的硬度差异而呈现较大梯度,6063侧的硬度分布变化较大,焊缝与该侧热影响区的最大硬度差值达到35 HV。     

2024/7075异种铝合金搅拌摩擦焊的晶体取向演化

使用光学显微镜、电子背散射衍射（EBSD）对比研究了2024/7075异种铝合金搅拌摩擦焊（FSW）接头及母材的组织特征、晶界特征和织构的演化.结果表明,后退侧热力影响区晶粒的小角度晶界含量较母材明显增大而前进侧热力影响区晶粒的小角度晶界含量与母材相比没有明显变化,焊核区发生了动态再结晶,大角度晶界含量明显增加.后退侧2024铝合金为弱取向组织,前进侧7075铝合金母材、热影响区以及热机影响区具有较强的S织构{123}<634>、黄铜织构{011}<211>和R织构{124}<211>,焊核区为等轴再结晶晶粒,没有明显的择优取向.     

热输入对7075铝合金双脉冲MIG焊接接头显微组织及力学性能的影响

采用双脉冲MIG焊对6.35 mm厚7075-T651高强铝合金进行焊接。通过宏观形貌与金相观察、扫描电镜观察、X射线衍射分析、拉伸试验以及硬度测试,研究了焊接热输入对焊接接头组织及力学性能的影响。结果表明,随着焊接热输入的增加,焊缝区组织出现晶粒粗化,主要强化元素Zn蒸发烧损,强化相析出量减少,力学性能明显下降;焊接接头断裂形式呈现沿晶断裂与穿晶断裂的混合断裂,小的热输入下焊接接头断口韧窝中出现更多的第二相粒子;焊接接头软化程度与焊接热输入有着显著联系。     

G115/T92异种钢焊接接头的显微组织及力学性能

利用钨极氩弧焊(GTAW)和手工电弧焊(SMAW)工艺,选用E90S-G焊丝和E9015-G焊条为焊料,对G115/T92异种钢进行焊接,研究其焊接接头的显微组织及力学性能。结果表明:接头焊缝、热影响区及母材均为典型的回火马氏体组织,T92侧焊缝及熔合线附近分布有多边形的δ-铁素体,含量不高于0.3%。G115侧熔合区发现有较明显的W、Co、Mo、Cu元素稀释现象。显微硬度在紧邻焊缝的热影响区达到最大值,在不完全相变区(ICHAZ)达到最小值,且经过二次回火,母材硬度降低。接头室温及650℃高温强度与T92钢相当,低于G115钢;室温断口位于T92侧母材,高温断口位于T92侧不完全相变区。     

6061/7075异种铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头的组织与性能研究

以6061/7075异种铝合金为研究对象进行回填式搅拌摩擦点焊试验,研究了板材相对位置对接头成形和性能的影响。试验结果表明,当7075铝合金作为上板时,套筒最大下扎深度处和焊点中心处均会产生孔洞缺陷;当6061铝合金作上板时,可获得无缺陷的接头且上下板的冶金结合效果明显较好,其接头的最大拉断载荷为11502 N。     

5A06铝合金激光焊接接头显微组织及力学性能研究

本文研究了30 mm厚5A06铝合金激光焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明焊缝区存在一定数量的气孔缺陷,缺陷主要位于晶界处,统计表明尺寸小于100 μm的焊接缺陷占比超过50%;焊缝区显微组织由枝状晶组成,单个晶粒内包含多支枝状晶团簇,枝晶间累积取向差小于5o,枝晶间衬度的差异由Mg元素偏析造成;焊缝区与热影响区之间界面明显,热影响区晶粒内小角晶界的含量明显高于焊缝区,且两区域晶粒形貌、尺寸存在明显差异。显微硬度测试表明焊缝内显微硬度值存在一定波动,总体上可达到基材显微硬度值的90%以上。     

7075铝合金薄板搅拌摩擦点焊接头力学性能研究

采用正交试验法对7075铝合金薄板搅拌摩擦点焊工艺参数进行了优化,分析了点焊接头的成形情况,测试了接头的抗拉强度和焊点的硬度,分析了接头冶金结合面积与最大抗拉载荷之间的关系.结果表明,焊接停留时间对焊点抗拉强度的影响最显著,其次是搅拌头旋转速度,而轴肩下压量的影响最小.焊接工艺参数为:停留时间6s、下压量0.2mam、旋转速度1 500 r/min时,焊点最大抗拉载荷为6.07 kN,焊点表面成形良好,冶金结合程度最佳,焊点硬度分布呈“W”形,热影响区硬度值最低.     

Mg/Al异种材料点焊接头显微组织研究

采用三相次级整流电阻焊机,对2mm厚AZ31B镁合金和LF6铝合金进行点焊试验,并采用扫描电镜、能谱分析、X射线衍射和显微硬度测试等方法,对Mg/Al异种材料电阻点焊接头进行了研究。结果表明,点焊熔核呈帽形,熔核组织形态以细小的等轴树枝晶为主,熔核边缘存在少量的柱状晶。Mg/Al点焊中Al原子的扩散速度远远大于Mg原子,在靠近镁侧形成了Mg17Al12金属间化合物层,其硬度高达251HV。     

汽车用铝合金/钢异种金属钎焊接头显微组织和力学性能

采用Al-Si钎料对Al/steel进行钎焊,研究了钎料对母材的润湿性。采用万能试验机和显微硬度计测试了焊接接头的力学性能,用SEM,EDS对焊接接头的显微结构和断口形貌进行了分析。结果表明,Al/Al-Si/steel钎焊接头剪切强度随保温时间的增加先增加后减小,最大值达到56 MPa。焊接接头焊缝由靠近铝侧反应层和靠近钢侧反应层组成,焊缝处显微硬度高于两侧基体。